專利名稱：一種馬氏體系不銹鋼的熱退火方法及該方法制造的不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種馬氏體系不銹鋼的熱退火方法及該方法制造的不銹鋼，屬于不銹鋼冶煉領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常，馬氏體系不銹鋼采用如下工藝制造首選采用電爐熔煉；然后經(jīng)過(guò)AOD或 VOD精煉爐進(jìn)行精煉；經(jīng)連鑄或模鑄成坯；再進(jìn)行熱軋；然后進(jìn)行退火，所述的退火一般在箱式退火爐中進(jìn)行；接著進(jìn)行酸洗去除表面氧化皮；再對(duì)酸洗后的鋼材進(jìn)行冷軋或產(chǎn)品加工；最終再進(jìn)行退火，從而制造得到滿足客戶要求的馬氏體系不銹鋼。
420系列馬氏體系不銹鋼含有較高的碳含量，連鑄過(guò)程容易形成粗大的碳化物而發(fā)生中心偏析。鋼坯內(nèi)的中心偏析在再加熱或退火熱處理中不容易去除，會(huì)殘留在熱軋或冷軋鋼上，偏析容易導(dǎo)致材料分層、材料硬度不均勻等。
在生產(chǎn)現(xiàn)有的200_250mm連鑄板坯時(shí)，為使中心偏析最小化，連鑄時(shí)將鑄造速度降低到通常的70% -80%，但連鑄生產(chǎn)效率明顯降低?；蛘咴谶B鑄時(shí)采用電子攪拌法、機(jī)械輕壓法以及熱應(yīng)力壓下等。并且，為了使連鑄坯中心部的粗大的碳化物固溶，需要在熱軋后采用箱式爐退火，退火溫度和維持時(shí)間較長(zhǎng)，這導(dǎo)致生產(chǎn)效率急劇降低。
CN102665963A公布了一種通過(guò)薄帶連鑄裝置鑄造不銹鋼薄板的方法，該方法采用包含朝著相反方向旋轉(zhuǎn)的一對(duì)輥?zhàn)印⒃O(shè)置在該輥?zhàn)觾蓚?cè)面用于形成鋼液池的側(cè)封、 從所述鋼液池的上面供給惰性氣體的半月板盾的偏鑄裝置中，將按照重量％包含C : O. 10-0. 50%, Cr :11-16%的不銹鋼鋼液從中間包通過(guò)管口供給到所述鋼液池而鑄造不銹鋼薄板，使用所述鑄造的不銹鋼薄板利用在線輥?zhàn)右?-40%的壓下率制造熱軋退火帶鋼； 并且，所述的帶鋼在箱式退火爐還原性氣氛下700-950°C的溫度區(qū)間進(jìn)行退火。在該方法中，采用箱式退火爐進(jìn)行退火處理的過(guò)程只涉及溫度、設(shè)備及氣氛類型，沒(méi)有關(guān)于所述帶鋼熱軋后退火的詳細(xì)描述。
另外，一些現(xiàn)有技術(shù)中也涉及到420系列馬氏體系不銹鋼的退火工藝，但這些退火工藝均建立在現(xiàn)有傳統(tǒng)的熔煉和連鑄方法上。如CN101372734A公開(kāi)了一種420系列馬氏體系不銹鋼及其制造方法，該方法從連鑄或模鑄并經(jīng)熱軋，然后進(jìn)行780°C -90(TC常規(guī)退火及1000°C _1150°C常規(guī)正火。CN102605258.A公開(kāi)了一種420系列馬氏體系不銹鋼制造方法，該方法通過(guò)連鑄并熱軋，然后進(jìn)行退火處理，退火溫度為800-900°C，退火時(shí)間為4-8 小時(shí)，再進(jìn)行正火處理，正火溫度為1000-1200°C。
現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)420系列馬氏體系不銹鋼的退火工藝只涉及到退火的溫度、時(shí)間等的條件，而退火熱處理是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，還包括其他方面的內(nèi)容，如不同工藝制得的連鑄坯、退火不同階段、氣氛控制、爐溫控制等。因此，現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的退火工藝無(wú)法有效解決馬氏體系不銹鋼內(nèi)的中心偏析導(dǎo)致材料分層與材料硬度不均勻等問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種馬氏體系不銹鋼的熱退火方法 及該方法制造的不銹鋼。該熱退火方法利用箱式退火爐制造含有0. 07-0. 5重量％的碳、 11-16重量％鉻的420系列馬氏體系不銹鋼，并解決了因不銹鋼內(nèi)的中心偏析導(dǎo)致材料分 層與材料硬度不均勻等問(wèn)題。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種馬氏體系不銹鋼的熱退火方法，其包括將原料坯 放入箱式退火爐內(nèi)，然后進(jìn)行以下步驟；升溫第一步升溫至760 °C，用時(shí)2h，然后第二步升溫至850-900 °C，用時(shí) 5. 5~6. 5h ；第一次均熱在850-900°C保持 20-22h ；第一次爐冷以20°C /h的速度冷卻至735_745°C，用時(shí)5h ；第二次均熱在700_750°C保持 7_9h ；第二次爐冷以20°C /h的速度冷卻至450-650°C，用時(shí)8. 5_10h ；出爐在450-650°C出爐，得到所述的馬氏體系不銹鋼。在上述的熱退火方法中，優(yōu)選地，所述箱式退火爐內(nèi)的氧含量控制在3重量％以 下。在上述的熱退火方法中，優(yōu)選地，所述箱式退火爐內(nèi)的溫度偏差控制在±10°C以 內(nèi)。在上述的熱退火方法中，優(yōu)選地，所述箱式退火爐的燒嘴火焰與所述原料坯表面 不接觸。在上述的熱退火方法中，優(yōu)選地，所述原料坯為薄帶連鑄坯。該薄帶連鑄坯為常規(guī) 的薄帶連鑄工藝制備得到，可以采用雙輥式薄帶連鑄機(jī)，通過(guò)在線輥?zhàn)右?-40%的壓下率 制得該薄帶連鑄坯。在上述的熱退火方法中，優(yōu)選地，所述原料坯為厚度為l_5mm的薄帶連鑄板卷。更 優(yōu)選地，所述原料坯為厚度為2-4mm的薄帶連鑄板卷。本發(fā)明還提供一種馬氏體系不銹鋼，其是由上述的馬氏體系不銹鋼的熱退火方法 所制備得到。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，優(yōu)選地，以重量百分含量計(jì)，所述馬氏體系不銹鋼包 括以下化學(xué)成分c 0. 07-0. 5%,Cr ll-16%,Si 0. 1-1. 0%,Mn 0. 1-1. 0%,Ni :超過(guò) 0% 但小于1.0%州:超過(guò)0%但小于0. 1%，剩余成分為Fe和雜質(zhì)。本發(fā)明提供馬氏體系不銹鋼為420系列馬氏體系不銹鋼，其包括重量％為 0. 07-0. 5%的C，以及重量％為11-16%的Cr。在本發(fā)明中，如果不銹鋼中C的含量為0. 5 重量％以上，則淬火熱處理后會(huì)在馬氏體不銹鋼內(nèi)殘存殘余奧氏體。如果不銹鋼中C的含 量為0. 18重量％以下，則不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的偏析，但從其硬度上并非優(yōu)選，不過(guò)，可以通過(guò)增 加N的含量以增加硬度，且這樣能夠提高材料的耐點(diǎn)蝕能力。因此，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，優(yōu)選地，以重量百分含量計(jì)，所述馬氏體系不 銹鋼包括以下化學(xué)成分c 0. 07-0. 17%, Cr 11-16%, Si 0. 1-1. 0%,Mn 0. 1-1. 0%,Ni 超過(guò)0%但小于1.0%、^超過(guò)0%但小于0. 1%, S ^ 0. 04%,P ^ 0. 05%，剩余成分為Fe 和雜質(zhì)。其中，S和P均為不銹鋼中的雜質(zhì)，但考慮到過(guò)多的要求低S含量及低P含量會(huì)增 加生產(chǎn)成本，因此，將S的上限規(guī)定為0. 04重量％，P的上限規(guī)定為0. 05重量％。
根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，優(yōu)選地，以荷重為IOOg的維氏硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)， 所述馬氏體系不銹鋼為厚度剖面中碳化物偏析部和未偏析部的硬度之差小于90HV的420 系列馬氏體系不銹鋼。
根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，優(yōu)選地，所述馬氏體系不銹鋼為厚度為l_5mm的薄板。更優(yōu)選地，所述馬氏體系不銹鋼為厚度為2-4mm的薄板。
本發(fā)明提供的馬氏體系不銹鋼的制造方法，通過(guò)使用薄帶連鑄坯進(jìn)行熱退火工藝，能夠有效減少不銹鋼內(nèi)的中心偏析、抑制材料分層，制備得到含有O. 07-0. 5重量％的碳、11-16重量％鉻的硬度均勻的420系列馬氏體系不銹鋼。


圖I為實(shí)施例I的箱式退火爐退火工藝概略圖。
圖2為對(duì)比例I提供的厚度為3mm的帶鋼的厚度剖面組織，在X50倍的倍率下拍攝的顯微組織照片圖。
圖3為對(duì)比例I 拍攝的顯微組織照片圖。
圖4為實(shí)施例I 攝的顯微組織照片圖。
圖5為實(shí)施例I 拍攝的顯微組織照片圖。
圖6為在對(duì)比例較曲線圖。提供的厚度為3_的帶鋼的厚度剖面組織，在X1000倍的倍率下提供的厚度為3mm的帶鋼的厚度剖面組織，在X50倍的倍率下拍提供的厚度為3_的帶鋼的厚度剖面組織，在X1000倍的倍率下 I的帶鋼的厚度剖面中碳化物中心偏析部和未偏析部的硬度值比具體實(shí)施方式
實(shí)施例I
本實(shí)施例提供一種420N1馬氏體系不銹鋼，其由以下熱退火方法制造得到
將厚度為3mm的薄帶連鑄板卷放入箱式退火爐內(nèi)，然后進(jìn)行以下步驟，如圖I所示
升溫第一步升溫至760°C，用時(shí)2h，然后第二步升溫至850°C，用時(shí)6h ；
第一次均熱在850°C保持20h ；
第一次爐冷以20°C /h的速度冷卻至740°C，用時(shí)5h ;
第二次均熱在740°C保持8h ；
第二次爐冷以20°C /h的速度冷卻至550°C，用時(shí)IOh ；
出爐在550°C出爐，得到厚度為3mm的帶鋼，即所述的420N1馬氏體系不銹鋼。
在上述制造方法中，所述薄帶連鑄板卷是按照所述馬氏體系不銹鋼的化學(xué)成分 (見(jiàn)表I所示)而制備得到的。
在上述制造方法中，所述的箱式退火爐中氧含量控制的3重量％以內(nèi)；所述箱式退火爐內(nèi)的溫度偏差控制在±10°C以內(nèi)；所述箱式退火爐的燒嘴火焰與所述薄帶連鑄板卷表面不接觸。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種420N1馬氏體系不銹鋼，其由以下熱退火方法制造得到
將厚度為3mm的薄帶連鑄板卷放入箱式退火爐內(nèi)，然后進(jìn)行以下步驟
升溫第一步升溫至760°C，用時(shí)2h，然后第二步升溫至855°C，用時(shí)5. 5h ；
第一次均熱在855°C保持22h ；
第一次爐冷以20°C /h的速度冷卻至735°C，用時(shí)5h ;
第二次均熱在735°C保持8h ；
第二次爐冷以20°C /h的速度冷卻至500°C，用時(shí)9h ;
出爐在500°C出爐，得到厚度為3mm的帶鋼，即所述的420N1馬氏體系不銹鋼。
在上述制造方法中，所述薄帶連鑄板卷是按照所述馬氏體系不銹鋼的化學(xué)成分 (見(jiàn)表I所示)而制備得到的。
在上述制造方法中，所述的箱式退火爐中氧含量控制的3重量％以內(nèi)；所述箱式退火爐內(nèi)的溫度偏差控制在±10°c以內(nèi)；所述箱式退火爐的燒嘴火焰與所述薄帶連鑄板卷表面不接觸。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種420N1馬氏體系不銹鋼，其化學(xué)成分如表I所示，其制造方法與實(shí)施例I相同。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供一種420N1馬氏體系不銹鋼，其化學(xué)成分如表I所示，其制造方法與實(shí)施例2相同。
對(duì)比例I
本對(duì)比例提供一種420N1馬氏體系不銹鋼，其由以下方法制造得到
按照所述馬氏體系不銹鋼的化學(xué)成分(見(jiàn)表I所示)將原料進(jìn)行熔煉；
采用常規(guī)的連鑄工藝對(duì)熔煉后的原料進(jìn)行連鑄，制得厚度為200mm的連鑄坯；
將所述連鑄坯進(jìn)行常規(guī)的熱軋，制得厚度為3mm的熱軋坯；
利用箱式退火爐對(duì)所述熱軋坯進(jìn)行退火，其包括以下步驟
升溫第一步升溫至760°C，用時(shí)2h，然后第二步升溫至855°C，用時(shí)5. 5h ；
第一次均熱在855°C保持22h ；
第一次爐冷以20°C /h的速度冷卻至735°C，用時(shí)5h ;
第二次均熱在735°C保持8h ；
第二次爐冷以20°C /h的速度冷卻至500°C，用時(shí)9h ;
出爐在500°C出爐，得到厚度為3mm的帶鋼，即所述的420N1馬氏體系不銹鋼。
在上述制造方法中，所述的箱式退火爐中氧含量控制的3重量％以內(nèi)；所述箱式退火爐內(nèi)的溫度偏差控制在±10°c以內(nèi)；所述箱式退火爐的燒嘴火焰與所述熱軋坯表面不接觸。
對(duì)比例2
本對(duì)比例提供一種420N1馬氏體系不銹鋼，其由以下方法制造得到
利用熱軋不銹帶鋼連續(xù)退火酸洗生產(chǎn)線(HAPL)對(duì)厚度為3_的薄帶連鑄板卷進(jìn)行退火，得到厚度為3mm的帶鋼，即所述的420N1馬氏體系不銹鋼。
在上述制造方法中，所述薄帶連鑄板卷是按照所述馬氏體系不銹鋼的化學(xué)成分
表I所示)而制備得到的。
表I實(shí)施例1-4及對(duì)比例1-2所制得的馬氏體系不銹鋼的化學(xué)成分，以及厚度剖面中碳化物偏析部和未偏析部的硬度之差或厚度剖面硬度偏差(AHv)
權(quán)利要求
1.一種馬氏體系不銹鋼的熱退火方法，其包括將原料坯放入箱式退火爐內(nèi)，然后進(jìn)行以下步驟； 升溫第一步升溫至760°C，用時(shí)2h，然后第二步升溫至850-900°C，用時(shí)5. 5-6. 5h ； 第一次均熱在850-900°C保持20-22h ； 第一次爐冷以20°C /h的速度冷卻至735-745°C，用時(shí)5h ； 第二次均熱在700-750°C保持7-9h ； 第二次爐冷以20°C /h的速度冷卻至450-650°C，用時(shí)8. 5-10h ； 出爐在450-650°C出爐，得到所述的馬氏體系不銹鋼。
2.如權(quán)利要求I所述的熱退火方法，其中，所述箱式退火爐內(nèi)的氧含量控制在3重量％以下。
3.如權(quán)利要求I或2所述的熱退火方法，其中，所述箱式退火爐內(nèi)的溫度偏差控制在±10°C以內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的熱退火方法，其中，所述箱式退火爐的燒嘴火焰與所述原料坯表面不接觸。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的熱退火方法，其中，所述原料坯為薄帶連鑄坯。
6.如權(quán)利要求5所述的熱退火方法，其中，所述原料坯為厚度為1-5_的薄帶連鑄板卷；優(yōu)選地，所述原料坯為厚度為2-4mm的薄帶連鑄板卷。
7.一種馬氏體系不銹鋼，其由權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的馬氏體系不銹鋼的熱退火方法所制造得到。
8.—種權(quán)利要求7所述的馬氏體系不銹鋼，以重量百分含量計(jì)，其包括以下化學(xué)成分C :0. 07-0. 5%, Cr :11-16%, Si :0. 1-1. 0%,Mn :0. 1-1. 0%,Ni :超過(guò) 0%但小于 I. 0%,N 超過(guò)0%但小于0. I%，剩余成分為Fe和雜質(zhì)。
9.如權(quán)利要求7所述的馬氏體系不銹鋼，以重量百分含量計(jì)，其包括以下化學(xué)成分C0.07-0. 17%,Cr :11-16%,Si :0. 1-1. 0%,Mn :0. 1-1. 0%,Ni :超過(guò) 0%但小于 I. 0%,N :超過(guò)0%但小于0. I %，S彡0. 04%、P彡0. 05%，剩余成分為Fe和雜質(zhì)。
10.如權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的馬氏體系不銹鋼，以荷重為IOOg的維氏硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所述馬氏體系不銹鋼為厚度剖面中碳化物偏析部和未偏析部的硬度之差小于90HV的420系列馬氏體系不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種馬氏體系不銹鋼的熱退火方法及該方法制造的不銹鋼。該熱退火方法包括將原料坯放入箱式退火爐內(nèi)，然后進(jìn)行以下步驟升溫第一步升溫至760℃，用時(shí)2h，然后第二步升溫至850-900℃，用時(shí)5.5-6.5h；第一次均熱在850-900℃保持20-22h；第一次爐冷以20℃/h的速度冷卻至735-745℃，用時(shí)5h；第二次均熱在700-750℃保持7-9h；第二次爐冷以20℃/h的速度冷卻至450-650℃，用時(shí)8.5-10h；出爐在450-650℃出爐，得到所述的馬氏體系不銹鋼。該制造方法能夠制得硬度均勻、不存在碳化物中心偏析的馬氏體系不銹鋼。
文檔編號(hào)C22C38/40GK102978355SQ201210509498
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者任強(qiáng), 吳輝, 黃偉 申請(qǐng)人:張家港浦項(xiàng)不銹鋼有限公司